NH3OONH3OCrNH3OOand/orOOOCrNH3NH3NH3(2)从A的结构中可判断铬的氧化数为+4。
(3)由于A中含有过氧键,类比H2O2的性质可知,A具有不稳定性(容易发生自身氧化还原反应),具有氧化性和还原性。
(4)解答(1)、(2)、(3)小题都为写出A的生成反应作了铺垫。由CrO42-生成A,铬的氧化数由+6降低到+4,说明H2O2不仅发生了过氧键移转的反应,还发生了氧化反应,其氧化产物通常是O2。至此,可运用氧化数法写出配平的化学方程式。
【答案】
1.A 的化学式Cr(NH3)3O4 或CrN3H9O4(写成其他形式也可以) A 的可能结构式如下图:
NH3OONH3OCrNH3OOOCrONH3NH3
and/orONH3
2.A中铬的氧化数为+4
3.氧化还原性(或易分解或不稳定等类似表述均得满分)
-
4.化学方程式:CrO42+3NH3+3H2O2=Cr(NH3)3(O2)2+O2+2H2O+2OH-
【例题2】F2是异常活泼的非金属单质,人们通常只能用电解法制备它。1986年,化学家Karl Chrite首次用化学方法制得了F2。有关反应为:
4KMnO4+4KF+20HF=4K2MnF6+10H2O+3O2↑, SbCl5+5HF=SbF5+5HCl,
423K 2K2MnF6+4SbF5 4KSbF6+2MnF3+F2↑。
问题:(1)写出Sb基态原子的价电子构型。
(2)画出SbF6-的立体结构,并指出中心原子的杂化类型。 (3)推测向HF中加入五氟化锑,HF酸性如何变化?
(4)在五氟化锑晶体中,五氟化锑是以四聚体的形式存在的,请建议该四聚体的立体结构。
【分析】本题意在考查读者获取新信息,运用新信息及新旧知识联系的能力。 (1)锑为第五周期VA族元素,价电子构型为5s25p3。
(2)在SbF6-中Sb5+结合6个F-,因此必须利用5d空轨道形成sp3d2杂化轨道,立体结构为正八面体。
(3)由题中所含信息,应得出SbF5,是一种强的路易斯酸,易于接受F-,形成稳定的配离子SbF6-,所以:2HF+SbF5一→H2F+ SbF6-。即加入SbF5后HF酸性增强。
(4)要认识(SbF5)4的结构,就要搞清它为何形成四聚体。由上可知,SbF5形成SbF6-稳定,因此可以设想SbF5可以利用其它SbF5分子中的F形成六配位的结构(每个SbF6-有两个F被共用,即形成的八面体共用两个相邻的顶点)。
【能力训练】
1.无水CrCl3和氨作用能形成两种配合物,组成相当于CrCl3·6NH3及CrCl3·5NH3。加
入AgNO3溶液能从第一种配合物水溶液中将几乎所有的氯沉淀为AgCl,而从第二种配合物水溶液中仅能沉淀出相当于组成中含氯量2/3的AgCl,加入NaOH并加热时两种溶液都无味。试从配合物的形式推算出它们的内界和外界,并指出配离子的电荷数、中心离子的氧化数和配合物的名称。
2.MA3B3、MA2B4、MABC4等八面体配合物各有多少种立体异构体?
3.六配位络合物RuCl2(H2O)4+和RuCl3(H2O)3各有几个立体异构体?实验证实,后者的所
有异构体经水解只转化成前者的某一种异构体A。试画出A的结构,并从分析上述实验结果指出,配合物水解(取代)反应有什么规律? 4.今有化学式为Co(NH3)4BrCO3的配合物。
①画出全部异构体的立体结构。 ②指出区分它们的实验方法。 5.六配位(八面体)单核配合物MA2(NO2)2呈电中性;组成分析结果:M 21.68%, N 31.04%,
x
C 17.74%;配体A含氮不含氧;配体 (NO2) 的两个氮氧键不等长。 ①该配合物中心原子M是什么元素?氧化态多大?给出推论过程。 ②画出该配合物的结构示意图,给出推理过程。
③指出配体 (NO2)x在“自由”状态下的几何构型和氮原子的杂化轨道。
④除本例外,上述无机配体还可能以什么方式和中心原子配位?用图形回答问题。 6.图摘自一篇新近发表的钒生物化学的论文。回答如下问题:
①此图钒化合物的每一次循环使无机物发生的净反应(的化学方程式)是: ②在上面的无机反应中,被氧化的元素是 ;被还原的元素是 。 ③次氯酸的生成被认为是自然界的海藻制造C—Cl键的原料。请举一有机反应来说明。 ④试分析图中钒的氧化态有没有发生变化,简述理由。
7.88.1克某过渡金属元素M同134.4升(已换算成标准状况)一氧化碳完全反应生成反
磁性四配位络合物。该配合物在一定条件下跟氧反应生成与NaCl属同一晶型的氧化物。
①推断该金属是什么;
②在一定温度下MO可在三氧化二铝表面自发地分散并形成“单分子层”。理论上可以计算单层分散量,实验上亦能测定。
(a)说明MO在三氧化二铝表面能自发分散的主要原因。
(b)三氧化二铝表面上铝离子的配位是不饱和的。MO中的氧离子在三氧化二铝表面上形成密置单层。画出此模型的图形;计算MO在三氧化二铝(比表面为178 m2/g)表面上的最大单层分散量(g/m2)(氧离子的半径为140 pm)。
8.本题涉及3种组成不同的铂配合物,它们都是八面体的单核配合物,配体为OH-或Cl-。 ①PtCl4 · 5H2O的水溶液与等摩尔NH3反应,生成两种铂配合物,反应式为: ② BaCl2 · PtCl4和Ba(OH)2反应(摩尔比2 : 5),生成两种产物,其中一种为配合物,
该反应的化学方程式为: 。 9.选出下列顺磁性物种(用物种前面的字母表示):
A. Cr(H2O)62+ B. Fe(CO)5 C. N2O-ON2 D. [N(C6H4OCH3)3]+
10.化合物A是近十年开始采用的锅炉水添加剂。A的相对分子质量90.10,可形成无色
晶体,能除去锅炉水中溶解氧,并可使锅炉壁钝化。
①A是用碳酸二甲酯和一水合肼在70oC下合成的,收率80%。画出A的结构式。
②写出合成A的反应方程式。
③低于135oC时,A直接与溶解氧反应,生成三种产物。写出化学方程式。 ④高于135oC时,A先发生水解,水解产物再与氧反应。写出化学方程式。
⑤化合物A能使锅炉壁钝化是基于它能将氧化铁转化为致密的四氧化三铁。写出化学方程式。
⑥化合物A 与许多金属离子形成八面体配合物,例如 [Mn(A)3]2+。结构分析证实该配合物中的A和游离态的A相比,分子中原本等长的两个键不再等长。画出这种配合物的结构简图(氢原子不需画出),讨论异构现象。 11.配位化合物X,
(1)由四种元素、11个原子组成;
(2)由一个中心金属离子和四个配体组成;
(3)中心金属离子是Ⅷ族元素,且测得质量分数是65.10%; (4)其中一种配体是卤素离子,且测得质量分数是23.55%; (5)X有顺式和反式两种异构体。
①配合物X的空间构型是 ;
②配合物X的化学式是 ;并给出推理过程:
③试画出顺式-和反式-X的结构,并分别在结构式下边标注顺-或反-。
④还有若干种离子化合物的实验式和X的化学式相同。它们每个还满足如下条件:是由分立的、单核的离子配合物实体构成的;仅含1种阳离子和1种阴离子。写出符
合上述条件的所有可能的离子化合物的精确的分子式(清楚给出在每个化合物中每个分立的配合物实体的组成,至少写两个离子化合物)。
参考答案:
1. 配合物 第一种 [Cr(NH3)6]Cl3 第二种 [Cr(NH3)5Cl]Cl2 配离子的电荷数 中心离子的氧化数 +3 +2 +3 +3 命名 三氯化六氨合铬(Ⅲ) 二氯化一氯·五氨合铬(Ⅲ) 2.
MA3B3 MA2B4
3.RuCl2(H2O)4+和RuCl3(H2O)3各的立体异构体有:
MABC4
C水解,无论哪个位置上的X被H2O取代都得到了Y,D水解似乎有两种可能,但题意指示只得到Y,不得到X,说明对于D的水解,只发生在对位是C1原子上,不发生在对位是H2O的C1原子上。由此可见,Y是A。
4.①三种。 立体结构如下:
I II III
②配合物III可通过其离子特性与另两个配合物区分开:滴加AgNO3溶液,Br-立即被沉淀下来(而直接与钴配位的溴相当缓慢地沉淀)。也可通过测定电导将III与I、II区分。I的偶极矩比II的偶极矩小,因此测定极性可将两者区分开。
5.①设配合物中配体A中含y个N原子,则有
nM : nN = 21.68/MM : 31.04/14 = 1 :(2y + 2) MM = 19.56x(y+1)
y=2(设y为其他自然数均不合题意),得 MM = 58.7 (g/mol) 查周期表,M = Ni
x
由配体 (NO2) 的两个氮氧键不等长,推断配体为单齿配体,配位原子为O, 故配体为NO2,因此,Ni的氧化数为+2。
②设配合物中碳原子数为nC,则:nC : nN = 17.74/12 : 31.04/14 = 0.667
已知 nN = 2x2+2 = 6, 所以,nC = 0.677x6 = 4
求出分子量为270.62,未知元素的原子之和为:270.62-58.7-6×14-4×12-4×16=15.9由于剩余量过小,只能设A是氮氢化合物,由此得氢数,可推得配体A为
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